基于混合差分进化算法的试井分析最优化方法

摘要：试井参数优化是对通过测试得到的油气井井底流压及产量数据得到的油气藏模型参数进行优化处理,得到最符合油气藏实际情况的参数。试井存在多解性,以往使用的最优化方法要求目标函数连续可微,受初值影响较大,是属于寻找局部最优解的办法。为此,提出了一种混合差分进化算法的试井分析最优化方法。将标准差分进化算法加以改进,与模拟退火算法和小生境思想结合在一起,构成一种混合差分进化算法,该算法在保证算法全局搜索能力的同时,能更快地收敛到非线性问题的最优解。进一步将该算法应用到试井分析中,构建了基于混合差分算法的试井分析方法,不需要估计井筒和油藏参数的初值,也不要求目标函数连续可微,优于标准差分进化算法。通过实测试井资料分析,与 L–M 方法相比,效果良好。     

变井储试井分析研究

本文用动态模拟方法研究了变井储动态特征及其解释方法。所提出的双图版拟合法充分利用了双对数和半对数图版的优势,使得变井储资料的解释分析更加实用化,并可进一步推广应用到双重介质变井储试井解释中。     

储层伤害试井评价新方法研究

针对传统储层伤害试井评价的污染带渗透率求取存在较大偏差，进而影响表皮系数准确分解的问题，建立了改进的麦金利图版试井分析新模型，利用拉普拉斯变换进行了求解，并编程绘制了新的分析理论图版（改进的麦金利图版），获得了新的拟合解释方法，可以非常准确地求取污染带渗透率。再利用Hawkins 公式，优化计算真表皮系数和污染半径，从而利用污染带渗透率、污染半径和真表皮系数进行储层伤害试井评价。最后，进行了实例分析，结果符合现场实际，为改善储层、采取措施提供了依据。     

抽汲井试井分析数学模型的建立及精确解

根据抽汲井试井工艺过程及其特点,采用已知上一次抽汲结束时的地层压力分布规律建立下一次抽汲数学模型的方法,建立了抽汲井试井分析数学模型,并在Laplace空间求解出了相应的精确解。将这一成果应用于长庆油田之中,结果表明:该理论能描述抽汲井的井底压力瞬变性及抽汲期井底压力变化无规律性的特征,符合实际测试工艺情况,弥补了抽汲井试井这一空白;提高了该类井试井的解释率和解释结果的可信度。同时,利用该理论还可计算抽汲过程中任一时刻的井底压力和关井时刻的井底压力,解决了抽汲井难以计算关井时刻井底压力的问题。     

智能化辅助试井解释

综合集成的试井解释模型和解释模型的自动识别一直是试井解释研究的热点,文中提出了一种基于句法模式识别的试井模型识别新技术,它克服了现有技术在曲线形态识别与模型诊断推理方面的困难,将模型识别的复杂过程分为特征抽取、形态跟踪、模型推断等简单过程;利用试井分析和非线性最优化技术形成了一套集成多种解释模型的高效率解释软件。     

缝洞型油藏三重介质数值试井模型

基于多重介质渗流的概念模型和数学模型，建立了缝洞型油藏三重介质数值试井模型。该模型是一般三重介质模型的推广，可以很好地反映缝洞型油藏的各种非均质特征，能灵活处理油藏中各种断层和边界，且允许产量的任意变化。采用基于积分的有限差分方法求解，得到三重介质油藏试井响应曲线，分析了其渗流规律：三重介质不同的渗透性致使在半对数曲线上出现两个台阶、导数曲线上出现两个下凹。分别计算了层状非均质地层模型、直线断层模型、变产量模型、复合模型等几个复杂模型的试井响应。该数值试井模型可以进一步考虑缝洞型油藏中具体的裂缝和溶洞，进而推广至缝洞型油藏的两相流试井。     

试井早期流态恢复及参数解释

根据压力数据中噪音对压力导数的影响随时间快速减弱的特点，针对地面流量恒定、流动期内定井储的压力数据，根据井筒物质平衡方程，采用指数流量模型按反向分段光滑拟合算法及约束条件，恢复出在开关井后井筒的续流流量，在此基础上，利用Ilk反褶积算法消除指定比例的井储效应，恢复出受井储效应影响的早期压力响应，并利用恢复的径向流直线段进行参数解释。含0.03MPa随机噪音的压力数据测试表明，方法稳定、结果准确。     

高速非达西流动定压生产气井试井分析方法

针对定压气井试井中求取高速非达西流动因子的难题，研究了井筒周围气体高速非达西流动影响，推导得出了无限大地层气井定井底流压生产的渗流方程，通过对该方程的处理，并对定压生产气井试井数据进行分析，确定出此类气藏的储层渗透率、非达西流动因子和表皮因子。实例分析表明，对于具备条件进行定流压生产测试的气井，利用该试井分析方法可方便、准确地求取地层参数。     

2 区复合油藏水平井试井模型与实例解释

目前关于复合油藏水平井不稳定试井理论与应用研究很少见，针对这一问题，建立了水平井2 区复合油藏不稳定试井模型，研究了一种利用拉普拉斯变换、分离变量及特征函数与特征值法等现代数学分析方法对模型进行求解的新方法，获得了拉普拉斯空间中不稳定试井井底压力表达式。利用数值反演，编程绘制了标准的试井分析样版曲线，并分析了2 区复合油藏井底压力动态响应特征。不同的外边界条件具有不同的外边界特征响应，对顶定压或底定压边界，压力导数曲线在早期迅速下掉，不能反映出2 区复合油藏的复合特性。对顶、底均为封闭边界，样版曲线明显反映出油藏的2 区复合特性。实例分析结果表明，该模型可以用于2 区复合状油藏水平井的不稳定试井解释，为油田开发生产服务。     

缝洞型油藏三重介质数值试井模型影响因素

通过对缝洞型油藏三重介质数值试井模型进行数值求解,分析了各个模型参数对试井曲线的敏感性,确立了数值试井模型的参数体系。这些参数直接对应着油藏渗透性、缝洞大小、长度等物理量,更直观具体。不同的参数对曲线的影响方式不同：原始地层压力和裂缝渗透率影响压力恢复曲线的位置分布,表皮系数、井筒储集系数主要影响早期的曲线形状,基质渗透率等其他参数的影响则反映在曲线上的两个拐弯处,这些结论在曲线拟合求参时具有重要的参考价值。     

气井产能递减分析与预测研究

在分析气藏压力变化后气井储层渗流参数和流体参数变化特征的基础上,利用实例井测试和实验分析数据,分别提出了不同类型气井产能变化规律,对其递减规律进行了理论预测,并使用矿场数据进行了定量分析,且对比了常规研究方法,着重于对产能方程系数的变化分析,尝试利用先前获取的稳定试井资料分析储层压力大幅下降后的产能动态。结果表明,常规气井产能变化主要受流体状态参数的影响;储层压力低于露点压力后,凝析气井组分变化和凝析液析出控制着气井产能的递减;变形储层开采期间储层渗流参数的变化会加快气井产能的递减速度,用修正的勘探阶段测试数据来预测产能递减能够满足工程需要。研究可为优化不同类型气井工作制度提供参考。     

基于高速非达西渗流新模型的试井分析

基于高速非达西渗流新模型,建立了考虑井筒储存和表皮系数的均匀介质和双重介质试井模型,并采用有限差分求解。结果表明,无论是均匀介质还是双重介质,考虑高速非达西渗流后,压力曲线上移,压力导数曲线驼峰高度增加并后移,水平段出现的时间延迟。与Forchheimer 模型相比,新模型的上升幅度要小。Kmr 和τD 是决定曲线形态的重要参数,随着τD 增大和Kmr 减小,压力导数曲线驼峰高度增加幅度增大,压力曲线上移幅度增大。阐述了高速非达西渗流压力降落试井和压力恢复试井的不同,给出了高速非达西渗流压力恢复试井的一种简单解释方法。     

低渗气藏多次应力敏感测试及应用

低渗透气田在我国已开发气藏中占有相当大比例，应力敏感性对气田开发的影响已逐渐引起人们重视。针对目前大多数低渗透气田应力敏感测试仍然采用定内压变围压测试方式所存在的与实际气田开发过程中内压变化上覆压力恒定的变化规律不一致的问题，研究提出了变内压定围压测试方法，采用该方式测试低渗透岩芯在净上覆压力六升六降过程中应力敏感性,并应用测试的应力敏感曲线对低渗透气井试井特征及单井生产动态进行研究。结果表明：变内压定围压测试方法更接近于气田实际压力变化过程；（不）考虑应力敏感试井分析两者在试井特征曲线第II阶段相差较大，五开五关试井分析表明渗透率应力敏感效应的存在对气藏的开发是不利的；应力敏感对单井模拟井底流压影响很大，考虑应力敏感时，气井生产压差明显增大。因此，在低渗透气田开发过程中，必须注意应力敏感对气田开发的影响。     

缝洞型油藏离散介质网络数值试井模型

针对多重介质试井模型不符合缝洞型油藏网络状分布、非均质性极强的地质特征,建立了新的试井模型,将大尺度溶洞（流体主要的储集空间）视作零维模型,裂缝、孔洞发育的条带状地层（沟通溶洞的渗流通道）作为控制流体流动的一维模型,从而构成离散介质网络（DMN）模型。用有限差分法建立了缝洞型油藏离散介质网络油水两相数值试井模型,对渗流通道的储渗性能、大尺度溶洞的容积和距测试井的距离等因素对测试井压力响应特征的影响进行了研究。结果表明：缝洞型油藏试井压力导数曲线上类似“凹子”的特征是由大尺度溶洞向渗流网络的窜流造成的。实例分析表明,新模型解释结果与缝洞型油藏地质特征一致。     

缝洞型油藏流体流动数学模型及应用进展

缝洞型碳酸盐岩储层由于储集空间多样、非均质性强,流体流动规律复杂,使得常规的连续介质模型及相应的油藏数值模拟和试井研究方法不能完全适用。从储层介质和流体流动的角度,结合油藏数值模拟和试井分析方面的研究现状,回顾了当前此类油藏流体流动数学模型及应用的现状和发展趋势;系统论述了从等效的双重介质方法、三重介质方法,推广的多重介质方法,到非连续介质方法,再到连续介质和非连续介质结合的方法的适用条件和优缺点;指出双重介质、三重介质及推广的多重介质模型是目前研究和应用的主流,但是存在大的、分布相对不连续的溶洞、裂缝时,需要结合非连续介质场理论的离散裂隙网络模型,并考虑缝洞型油藏中溶洞内流体的真实运动规律,这方面的研究和应用还很不成熟。     

RBF神经网络在油田试井系统中的应用

MATLAB中的神经网络工具箱是进行神经网络系统分析与设计的有力工具。RBF神经网络以其计算量小,学习速度快,不易陷入局部极小等诸多优点为系统辨识与建模提供了一种有效的手段。在本文中将二者结合起来,解决了油田试井系统中压力值的建模问题,取得了令人满意的结果。     

多重介质油藏试井软件

本文基于近年来对我国现有的碳酸盐岩油气田各种渗流模式的研究，运用最优化的理论与方法(主要是多变量非线性规划的方法)，提出了一套以实现压力恢复曲线的最优化拟合为目标，反求地层参数的试井资料分析方法，并编制了相应的计算机试井分析软件，其功能是用计算机自动完成试井曲线类型的识别和地层参攀的确定，考虑到为便于在油田二级指挥部或矿区大队推广使用，软件的编制特别注意照顾能在微型机上推广使用的特点。该套软件的基本功能是:能对单重介质、双重介质、裂缝性油、气藏等不同地质条件下的油、气井测试资料进行自动分析处理;准确地解释出油气藏的各项基本参数，包括:渗透率，井筒储存系数，表皮系数，流动系数，导压系数，窜流系数，弹性容量比，裂缝长度，平均油藏压力，单井控制储量，断层距离，断块形状，边界性质等。该软件是认识油(气)井和油(气)藏特性的重要工具。     

双渗渗流数学模型的精确解

针对双渗油藏的渗流特征,在两渗流层之间存在流体的交换;以往的双渗油藏并没有考虑流体之间的渗流,仅仅将两层之间的流体交换作为源和汇;在此考虑了两层之间渗流耦合的微分方程及压差对两层的影响,对方程采用无因次化,而将方程简化。通过正交变换获得该模型的精确解,该解对理解双渗油藏的渗流规律和试井分析都具有重要的指导意义。     

S 油藏产能评价及开发方式优化设计

S 油藏属于复杂断块和局部异常高压油藏，在对其地质特征以及现有10 口试油测试和试采井共23 井次的测试资料系统分析基础上，运用层序地层学、试井边界探测分析、产能评价等多种油藏工程方法对S 油藏P1、P2、P3 组等3 套含油层系的压力系统、原油性质、测试产能、米采油指数和采油强度等开发设计所需技术政策界限进行了评价，认为：P1 组为一套正常压力系统、普通黑油为主、测试折算日产油能力在20 t 左右、米采油指数较高的弹性水压驱动油藏；P2、P3 组为异常高压、轻质挥发油为主、测试折算日产油在4050 t 左右、米采油指数较高的天然能量驱动油藏。结合S 油藏地质条件，综合运用单井经济极限控制储量、经济极限井网密度、以及经济最佳井网密度等计算方法确定了S 油藏合理井网密度和井距，运用复杂断块油藏建模及数值模拟方法对注水开采S 区块P1 油藏、天然能量间歇开采P2 和P3 油藏的开发方案进行了优化设计，提出最佳开发方案为部署直井14 口井，水平井3 口，预测15 年后方案累产油93.48104 t，采出程度分别达到22.53%、8.19% 和12.95%。     

两区复合油藏二次梯度非线性渗流模型研究

考虑二次压力梯度影响的非线性渗流模型比常规线性模型更能准确反映地下原油在油藏中的渗流规律。针对两区复合油藏，从达西定律、质量守恒原理出发，结合状态方程，推导出了考虑二次压力梯度影响的渗流方程，建立了二次压力梯度两区复合油藏非线性渗流试井模型。通过变量代换，将渗流方程线性化，求得Laplace空间解析解，利用数值反演获得实空间解，从而绘制出带二次压力梯度影响的两区复合油藏试井样版曲线，对不同参数进行了敏感性分析。误差分析表明二次压力梯度影响不应被忽略。